KR20210023349A - 자동 화이트 밸런스를 위한 영상 처리 장치 및 그 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

영상 처리 장치는, 현재 단계의 프레임의 전체 영역 및 다수의 분할 영역 각각에 대한 평균 색차 신호를 산출하는 색차 신호 산출부; 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역 중 적어도 일부를 제 1 유효 그룹으로 추출하는 제 1 유효 그룹 추출부; 및 상기 색차 신호 산출부에서 산출된 평균 색차 신호 및 상기 제 1 유효 그룹 추출부로부터 추출된 제 1 유효 그룹을 이용하여, 보정된 색보정 매트릭스를 산출하는 색보정 매트릭스 보정부;를 포함한다.

Description

자동 화이트 밸런스를 위한 영상 처리 장치 및 그 처리 방법{IMAGE PROCESSING APPARATUS FOR AUTO WHITE BALANCE AND PROCESSING METHOD THEREFOR}
본 발명은 자동 화이트 밸런스를 위한 처리 방법 및 그 처리 장치에 관한 것이다.
자동 화이트 밸런스(Auto White Balance, AWB)는 카메라 등에 있어서 촬영하고자 하는 피사체의 색상을 자동으로 검출하여, 촬영자의 눈으로 색상을 재현하는데 중요한 요소이다. 촬영하고자 하는 물체의 색은 주위의 색온도에 따라 다르게 보이고, 동일한 물체를 태양광과 형광등 아래에서 보았을때 색온도의 차이에 의해 서로 다른 색으로 나타난다. 이와 같은 색온도의 차이에서 발생하는 색상의 차이를 보정하는 것이 자동 화이트 밸런스이다.
국내공개특허 제10-2008-0006397호(이하 '종래 기술'이라 한다.)에는 AWB 방법 및 이를 적용한 촬영장치가 개시되어 있다. 종래 기술에서는 영상에 대한 AWB 수행에 이용될 데이터의 전송시간을 감축시키고, 데이터의 색차적분을 계산하는데 소요되는 연산량을 감소시키기 하나의 영상을 구성하는 복수의 윈도우들 중 일보의 윈도우들을 선택하고, 이 선택된 일부의 윈도우들에 대한 색차 신호를 기초로, 영상에 대한 자동 화이트 밸런스를 수행한다.
다만, 종래 기술과 같이, 일부 윈도우들의 선택에 있어 해당 윈도우가 선택되기에 적절한 지에 대한 별도의 판단이 이루어지고 있지 않다.
본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는 데 목적이 있는 발명으로서, 움직임이 있는 분할 영역을 제외한 일부의 분할 영역을 이용하는 것에 의해 자동 화이트 밸런스의 안정성을 도모할 수 있는 영상 처리 장치 및 그 처리 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 영상 처리 장치는, 현재 단계의 프레임의 전체 영역 및 다수의 분할 영역 각각에 대한 평균 색차 신호를 산출하는 색차 신호 산출부; 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역 중 적어도 일부를 제 1 유효 그룹으로 추출하는 제 1 유효 그룹 추출부; 및 상기 색차 신호 산출부에서 산출된 현재 단계의 프레임의 전체 영역 및 다수의 분할 영역 각각에 대한 평균 색차 신호 및 상기 제 1 유효 그룹 추출부로부터 추출된 제 1 유효 그룹을 이용하여, 보정된 색보정 매트릭스를 산출하는 색보정 매트릭스 보정부;를 포함한다.
상기 제 1 유효 그룹 추출부는, 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역 또는 이전 단계의 프레임의 다수의 분할 영역에서의 움직임 정보를 이용하여, 상기 제 1 유효 그룹을 추출하는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 상기 제 1 유효 그룹 추출부는, 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에서의 해당 움직임의 대상이 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역에서 계속 존재하는 것으로 판단된 경우, 해당 분할 영역을 제 1 무효 그룹으로 추출하는 제 1 무효 그룹 추출기; 및 현재 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역의 경우, 해당 분할 영역을 제 2 무효 그룹으로 추출하는 제 2 무효 그룹 추출기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제 1 무효 그룹 추출기는, 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에 대해, 이전 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호로부터 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호가 일정 거리 이하의 차이를 나타낸 경우; 또는, 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에 대해, 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역 밖으로 이동하는 움직임이 감지되지 않은 경우; 해당 분할 영역을, 상기 제 1 무효 그룹으로 추출하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 상기 제 1 유효 그룹 추출부는, 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역으로부터 상기 제 1 무효 그룹 및 상기 제 2 무효 그룹을 제외한 분할 영역을, 상기 제 1 유효 그룹으로 추출하는 제 1 유효 그룹 추출기;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 색보정 매트릭스 보정부는, 상기 제 1 유효 그룹 중, 현재 단계의 프레임의 평균 색차 신호로부터 제 1 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 적어도 하나의 분할 영역에 포함된 모든 화소의 색차 신호의 평균값인 제 1 평균값을 산출하는, 제 1 평균값 산출기; 및 상기 제 1 유효 그룹 중, 상기 제 1 평균값으로부터 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 적어도 하나의 분할 영역에 포함된 모든 화소의 색차 신호의 평균값인 제 2 평균값을 산출하는, 제 2 평균값 산출기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 색보정 매트릭스 보정부는, 상기 제 2 평균값을 이용하여 미리 저장된 다수의 색보정 매트릭스 중 하나를 선택하고, 상기 제 1 평균값으로부터 상기 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 모든 분할 영역에 대해 선택된 색보정 매트릭스를 적용한 후의 R 픽셀값의 합산값인 R 합산값, G 픽셀값의 합산값인 G 합산값 및 B 픽셀값의 합산값인 B 합산값을 산출하는 합산기; 및 상기 R 합산값, 상기 B 합산값 및 상기 G 합산값으로부터, R 픽셀의 보정을 위한 R 보정값, G 픽셀의 보정을 위한 G 보정값 및 B 픽셀의 보정을 위한 B 보정값을 산출하고, 상기 R 보정값, 상기 G 보정값 및 상기 B 보정값을 이용하여 선택된 색보정 매트릭스를 보정하는 색보정 매트릭스 보정기;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 R 보정값은, 상기 G 합산값으로 상기 R 합산값을 나눈 값이고, 상기 B 보정값은, 상기 G 합산값으로 상기 B 합산값을 나눈 값인 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 영상 처리 장치는, 상기 색보정 매트릭스 보정부에 의해 보정된 색보정 매트릭스를 현재 단계의 프레임에 적용한 영상을 출력하는 영상 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 영상 처리 방법은, (a) 현재 단계의 프레임의 전체 영역 및 다수의 분할 영역 각각에 대한 평균 색차 신호를 산출하는 단계; (b) 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역 중 적어도 일부를 제 1 유효 그룹으로 추출하는 단계; 및 (c) 상기 (a) 단계에서 산출된 현재 단계의 프레임의 전체 영역 및 다수의 분할 영역 각각에 대한 평균 색차 신호 및 상기 (b) 단계로부터 추출된 제 1 유효 그룹을 이용하여, 보정된 색보정 매트릭스를 산출하는 단계;를 포함한다.
아울러, 상기 (b) 단계는, 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역 또는 이전 단계의 프레임의 다수의 분할 영역에서의 움직임 정보를 이용하여, 상기 제 1 유효 그룹을 추출하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 (b) 단계는, (b-1) 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에서의 해당 움직임의 대상이 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역에서 계속 존재하는 것으로 판단된 경우, 해당 분할 영역을 제 1 무효 그룹으로 추출하는 단계; 및 (b-2) 현재 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역의 경우, 해당 분할 영역을 제 2 무효 그룹으로 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 (b-1) 단계는, 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에 대해, 이전 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호로부터 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호가 일정 거리 이하의 차이를 나타낸 경우; 또는, 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에 대해, 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역 밖으로 이동하는 움직임이 감지되지 않은 경우; 해당 분할 영역을, 상기 제 1 무효 그룹으로 추출하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 (b) 단계는, (b-3) 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역으로부터 상기 제 1 무효 그룹 및 상기 제 2 무효 그룹을 제외한 분할 영역을, 상기 제 1 유효 그룹으로 추출하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (c) 단계는, (c-1) 상기 제 1 유효 그룹 중, 현재 단계의 프레임의 평균 색차 신호로부터 제 1 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 적어도 하나의 분할 영역에 포함된 모든 화소의 색차 신호의 평균값인 제 1 평균값을 산출하는 단계; (c-2) 상기 제 1 유효 그룹 중, 상기 제 1 평균값으로부터 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 적어도 하나의 분할 영역에 포함된 모든 화소의 색차 신호의 평균값인 제 2 평균값을 산출하는 단계; (c-3) 상기 제 2 평균값을 이용하여 미리 저장된 다수의 색보정 매트릭스 중 하나를 선택하고, 상기 제 1 평균값으로부터 상기 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 모든 분할 영역에 대해 선택된 색보정 매트릭스를 적용한 후의 R 픽셀값의 합산값인 R 합산값, G 픽셀값의 합산값인 G 합산값 및 B 픽셀값의 합산값인 B 합산값을 산출하는 단계; 및 (c-4) 상기 R 합산값, 상기 B 합산값 및 상기 G 합산값으로부터, R 픽셀의 보정을 위한 R 보정값, G 픽셀의 보정을 위한 G 보정값 및 B 픽셀의 보정을 위한 B 보정값을 산출하고, 상기 R 보정값, 상기 G 보정값 및 상기 B 보정값을 이용하여 선택된 색보정 매트릭스를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 R 보정값은, 상기 G 합산값으로 상기 R 합산값을 나눈 값이고, 상기 B 보정값은, 상기 G 합산값으로 상기 B 합산값을 나눈 값인 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 영상 처리 방법은, (d) 상기 (c) 단계에 의해 보정된 색보정 매트릭스를 현재 단계의 프레임에 적용한 영상을 출력하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 자동 화이트 밸런스를 위한 처리 방법 및 그 처리 장치에 따르면, 은 움직임이 있는 분할 영역을 제외한 일부의 분할 영역을 이용하는 것에 의해 자동 화이트 밸런스의 안정성을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동 화이트 밸런스를 위한 영상 처리 장치의 구성도.
도 2는 제 1 평균값 산출기 및 제 2 평균값 산출기의 동작 설명도.
도 3은 본 발명에서 제 1 유효 그룹, 제 1 평균값 및 제 2 평균값에 의한 영역의 최종 선택 과정에 대한 설명도.
도 4는 하나의 프레임의 영상에 대한 색차 신호의 컬러맵 상의 분포도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동 화이트 밸런스를 위한 영상 처리 방법의 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예들에 따른 자동 화이트 밸런스를 위한 영상 처리 장치 및 그 처리 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 하기의 실시예들은 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명 및 실시예들로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 해석된다.
먼저, 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동 화이트 밸런스를 위한 영상 처리 장치(100)의 구성도를 나타낸다. 본 발명의 자동 화이트 밸런스를 위한 영상 처리 장치(100)는, 프로세서를 포함한 컴퓨팅 장치의 형태로 구현될 수 있다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 자동 화이트 밸런스를 위한 영상 처리 장치(100)는, 색차 신호 산출부(10), 제 1 유효 그룹 추출부(20), 색보정 매트릭스 보정부(30) 및 영상 출력부(40)를 포함한다.
색차 신호 산출부(10)는, 현재 단계의 프레임의 전체 영역 및 다수의 분할 영역 각각에 대한 평균 색차 신호를 산출하는 역할을 한다. 구체적으로, 색차 신호 산출부(10)는 현재 단계의 프레임의 전체 영역을 구성하는 화소들의 색차 신호의 평균값을 산출하고, 다수의 분할 영역 각각에 대해 각 분할 영역을 구성하는 화소들의 색차 신호의 평균값을 산출하는 것이 바람직하다. 분할 영역이라는 것은, 하나의 프레임을 전체 영역이라고 할 때, 하나의 프레임을 일정한 크기로 나눈 각각의 영역을 이른다.
YCbCr 좌표계를 사용할 경우, 휘도 신호(Y)와 색차 신호(Cr, Cb) 두 개로 구성된 영상 신호가 출력된다. 본 발명에서의 색차 신호는, 두개의 색차 신호(Cr, Cb)의 원점으로부터의 좌표에 의해 나타낼 수 있다.
아울러, 제 1 유효 그룹 추출부(20)는, 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역 중 적어도 일부를 제 1 유효 그룹으로 추출하는 역할을 한다.
색보정 매트릭스 보정부(30)는, 색차 신호 산출부(10)에서 산출된 평균 색차 신호 및 제 1 유효 그룹 추출부(20)로부터 추출된 제 1 유효 그룹을 이용하여, 보정된 색보정 매트릭스를 산출한다.
또한, 영상 출력부(40)는, 색보정 매트릭스 보정부(30)에 의해 보정된 색보정 매트릭스를 현재 단계의 프레임에 적용한 영상을 출력하는 역할을 한다.
하기에 제 1 유효 그룹 추출부(20)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
제 1 유효 그룹 추출부(20)는, 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역 또는 이전 단계의 프레임의 다수의 분할 영역에서의 움직임 정보를 이용하여, 제 1 유효 그룹을 추출하는 역할을 한다. 이를 위해 제 1 유효 그룹 추출부(20)는, 제 1 무효 그룹 추출기(21), 제 2 무효 그룹 추출기(22) 및 제 1 유효 그룹 추출기(23)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
제 1 무효 그룹 추출기(21)는, 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에서의 해당 움직임의 대상이 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역에서 계속 존재하는 것으로 판단된 경우, 해당 분할 영역을 제 1 무효 그룹으로 추출한다. 구체적으로, 제 1 무효 그룹 추출기(21)는, 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에 대해, 이전 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호로부터 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호가 일정 거리 이하의 차이를 나타낸 경우; 또는, 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에 대해, 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역 밖으로 이동하는 움직임이 감지되지 않은 경우; 해당 분할 영역을, 제 1 무효 그룹으로 추출하는 것이 특징으로 한다.
이전 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호로부터 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호가 일정 거리 이하의 차이를 나타낸 경우에서, 일정 거리는 '0' 인 것이 바람직하다. 즉, 제 1 무효 그룹 추출기(21)는, 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에 대해, 이전 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호로부터 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호가 동일한 경우; 또는, 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에 대해, 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역 밖으로 이동하는 움직임이 감지되지 않은 경우; 해당 분할 영역을, 제 1 무효 그룹으로 추출하는 것이 바람직하다.
제 2 무효 그룹 추출기(22)는, 현재 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역의 경우, 해당 분할 영역을 제 2 무효 그룹으로 추출하는 역할을 한다.
제 1 유효 그룹 추출기(23)는, 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역으로부터 제 1 무효 그룹 및 제 2 무효 그룹을 제외한 분할 영역을 제 1 유효 그룹으로 추출하는 역할을 한다. 제 1 무효 그룹 및 제 2 무효 그룹은 0개 이상의 분할 영역을 포함할 수 있고, 제 1 유효 그룹은 1개 이상의 분할 영역을 포함할 수 있다.
하기에 색보정 매트릭스 보정부(30)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
색보정 매트릭스 보정부(30)는, 제 1 평균값 산출기(31), 제 2 평균값 산출기(32), 합산기(33) 및 색보정 매트릭스 보정기(34)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
도 2는 제 1 평균값 산출기(31) 및 제 2 평균값 산출기(32)의 동작 설명도이다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 평균값 산출기(31)는, 제 1 유효 그룹 중, 현재 단계의 프레임의 평균 색차 신호로부터 제 1 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 적어도 하나의 분할 영역에 포함된 모든 화소의 색차 신호의 평균값인 제 1 평균값을 산출하는 역할을 한다. 제 1 유효 그룹 중, 현재 단계의 프레임의 평균 색차 신호로부터 제 1 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 분할 영역의 그룹을 제 2 유효 그룹이라 하자. 이때, 제 1 평균값 산출기(31)는, 제 2 유효 그룹에 포함된 분할 영역이 다수 존재하면, 다수의 분할 영역에 포함된 모든 픽셀의 색차 신호의 평균값을 제 1 평균값으로서 산출한다. 제 2 유효 그룹은 1개 이상의 분할 영역을 포함할 수 있다.
아울러, 제 2 평균값 산출기(32)는, 제 1 유효 그룹 중, 제 1 평균값으로부터 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 적어도 하나의 분할 영역에 포함된 모든 화소의 색차 신호의 평균값인 제 2 평균값을 산출하는 역할을 한다. 제 1 유효 그룹 중, 제 1 평균값으로부터 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 적어도 하나의 분할 영역을 제 3 유효 그룹이라 하자. 이때, 제 2 평균값 산출기(32)는, 제 3 유효 그룹에 포함된 분할 영역이 다수 존재하면, 다수의 분할 영역에 포함된 모든 픽셀의 색차 신호의 평균값을 제 2 평균값으로서 산출한다. 제 3 유효 그룹은 1개 이상의 분할 영역을 포함할 수 있다.
예를 들면 제 1 거리는 {(전체 분할 영역의 평균 색차 신호 중 최대 평균 색차 신호) - (전체 분할 영역의 평균 색차 신호 중 최소 평균 색차 신호)}의 10%로 정해질 수 있고, 제 2 거리는 {(전체 분할 영역의 평균 색차 신호 중 최대 평균 색차 신호) - (전체 분할 영역의 평균 색차 신호 중 최소 평균 색차 신호)}의 5%로 정해질 수 있을 것이다.
제 1 평균값 및 제 2 평균값과 같이, 평균 색차 신호를 구하는 이유는 이 정보가 색보정 매트릭스를 찾는 지표로 활용되기 때문이다. 따라서 적합한 색차 신호를 구하면 현 영상에 적합한 색보정 매트릭스를 찾을 수 있고, 최종적으로 색 재현성이 높아진다. 이를 위해 현재 단계의 프레임의 평균 색차 신호로부터 제 1 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 분할 영역을 1차 군집화한 제 2 유효 그룹으로부터 제 1 평균값을 산출하고, 제 1 평균값으로부터 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 분할 영역을 2차 군집화한 제 3 유효 그룹으로부터 제 2 평균값을 산출하는 것이다.
또한, 합산기(33)는, 제 2 평균값을 이용하여 미리 저장된 다수의 색보정 매트릭스 중 하나를 선택한다. 즉, 합산기(33)는, 제 2 평균값의 값에 따라 매칭되는 색보정 매트릭스를 선택할 수 있다.
색보정 매트릭스를
Figure pat00001
라고 할때, 입력된 R(Red) 픽셀(Rin), G(Green) 픽셀(Gin) 및 B(Blue) 픽셀(Bin)은 다음의 [수학식 1]과 같이 출력(Rout, Gout, Bout)될 수 있다.
Figure pat00002
아울러, 합산기(33)는, 제 1 평균값으로부터 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 모든 분할 영역에 대해 선택된 색보정 매트릭스를 적용한 후의 R 픽셀값의 합산값인 R 합산값, G 픽셀값의 합산값인 G 합산값 및 B 픽셀값의 합산값인 B 합산값을 각각 산출하는 역할을 한다. 즉, 합산기(33)는, 제 1 평균값으로부터 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 모든 분할 영역에 대해 선택된 색보정 매트릭스를 적용한 후, 모든 분할 영역의 R 픽셀값, G 픽셀값 및 B 픽셀값을 합산한다.
R 합산값, G 합산값, B 합산값을 산출하는 이유는 자동 화이트 밸런스의 궁극적인 목표인 백색을 재현하기 위해서, R 픽셀, G 픽셀, B 픽셀에 대해 보정의 정도를 균일화하기 위한 목적이다.
색보정 매트릭스 보정기(34)는, R 합산값, B 합산값 및 G 합산값으로부터, R 픽셀의 보정을 위한 R 보정값, G 픽셀의 보정을 위한 G 보정값 및 B 픽셀의 보정을 위한 B 보정값을 산출한다. 아울러, 색보정 매트릭스 보정기(34)는, R 보정값, G 보정값 및 B 보정값을 이용하여 선택된 색보정 매트릭스를 보정하는 역할을 한다. 구체적으로, R 보정값은, G 합산값으로 R 합산값을 나눈 값이다, 아울러, G 보정값은, G 합산값으로 G 합산값을 나눈 값으로 '1'이 된다. 또한, B 보정값은, G 합산값으로 B 합산값을 나눈 값이다. 아울러, R 보정값, G 보정값 및 B 보정값은, 색보정 매트릭스의 보정 계수로서 이용되게 된다.
도 3은 본 발명에서 제 1 유효 그룹, 제 1 평균값 및 제 2 평균값에 의한 영역의 최종 선택 과정에 대한 설명도이다.
도 3에 의해 본 발명의 영상 처리 장치(100)의 전체적인 동작에 대해 설명하기로 한다.
일단 전체 영역에서 제 1 유효 그룹 추출부(20)에서 추출된 제 1 무효 그룹 및 제 2 무효 그룹을 제외하여 1차적으로 제 1 유효 그룹을 추출한다. 다음으로, 제 1 유효 그룹 중 제 1 평균값 및 제 2 평균값에 의해 최종 분할 영역인 제 3 유효 그룹을 선정하게 된다.
색보정 매트릭스 보정기(34)는, 제 3 유효 그룹의 모든 분할 영역에 대해 각각 색보정 매트릭스를 적용하고, 색보정 매트릭스의 적용후의 제 3 유효 그룹의 모든 분할 영역의 R 픽셀값의 합산값인 R 합산값, G 픽셀값의 합산값인 G 합산값 및 B 픽셀값의 합산값인 B 합산값을 산출하게 된다. 다음으로, R 합산값, B 합산값 및 G 합산값을 이용하여, R 보정값, G 보정값 및 B 보정값을 산출하게 된다.
만약 색보정 매트릭스를
Figure pat00003
라고 하고, R 보정값, G 보정값 및 B 보정값을 각각 Ra, Ga 및 Ba라고 할때, 최종적으로 보정된 매트릭스는
Figure pat00004
로 나타낼 수 있다.
여기서, K11, K12, K13는 R 픽셀을 위한 계수이고, K21, K22, K23는 G 픽셀을 위한 계수이고, K31, K32, K33는 B 픽셀을 위한 계수이다.
도 4는 하나의 프레임의 영상에 대한 색차 신호의 컬러맵 상의 분포도를 나타낸다.
도 4의 분포도로부터 알 수 있는 바와 같이, 하나의 프레임에 포함된 전체 분할 영역의 평균 색차 신호는 큰 분산을 나타내는 데, 이중 제 1 무효 그룹 및 제 2 무효 그룹에 속한 분할 영역이 제외되고, 1차 군집화 및 2차 군집화를 실시하고, 2차 군집화에 의한 제 3 유효 그룹에 의해 제 2 평균값을 산출하게 된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동 화이트 밸런스를 위한 영상 처리 방법의 흐름도를 나타낸다. 도 5의 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동 화이트 밸런스를 위한 영상 처리 방법은, 상술한 본 발명의 자동 화이트 밸런스를 위한 영상 처리 장치(100)를 이용하므로, 별도의 설명이 없더라도 본 발명의 자동 화이트 밸런스를 위한 영상 처리 장치(100)의 모든 특징을 포함하고 있음은 물론이다.
구체적으로 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동 화이트 밸런스를 위한 영상 처리 방법은 프로세서에 의해 실시되는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있다.
도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동 화이트 밸런스를 위한 영상 처리 방법은, 현재 단계의 프레임의 전체 영역 및 다수의 분할 영역 각각에 대한 평균 색차 신호를 산출하는 단계(S10); 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역 중 적어도 일부를 제 1 유효 그룹으로 추출하는 단계(S20); S10 단계에서 산출된 평균 색차 신호 및 S20 단계로부터 추출된 제 1 유효 그룹을 이용하여, 보정된 색보정 매트릭스를 산출하는 단계(S30); 및 S30 단계에 의해 보정된 색보정 매트릭스를 현재 단계의 프레임에 적용한 영상을 출력하는 단계(S40);를 포함한다.
S20 단계는, 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역 또는 이전 단계의 프레임의 다수의 분할 영역에서의 움직임 정보를 이용하여, 제 1 유효 그룹을 추출하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 S20 단계는, 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에서의 해당 움직임의 대상이 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역에서 계속 존재하는 것으로 판단된 경우, 해당 분할 영역을 제 1 무효 그룹으로 추출하는 단계(S21); 현재 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역의 경우, 해당 분할 영역을 제 2 무효 그룹으로 추출하는 단계(S22); 및 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역으로부터 제 1 무효 그룹 및 제 2 무효 그룹을 제외한 분할 영역을 제 1 유효 그룹으로 추출하는 단계(S23);를 포함한다.
또한, S21 단계는, 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에 대해, 이전 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호로부터 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호가 일정 거리 이하의 차이를 나타낸 경우; 또는, 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에 대해, 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역 밖으로 이동하는 움직임이 감지되지 않은 경우; 해당 분할 영역을, 제 1 무효 그룹으로 추출하는 것이 바람직하다.
아울러 S30 단계는, 제 1 유효 그룹 중, 현재 단계의 프레임의 평균 색차 신호로부터 제 1 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 적어도 하나의 분할 영역에 포함된 모든 화소의 색차 신호의 평균값인 제 1 평균값을 산출하는 단계(S31); 제 1 유효 그룹 중, 제 1 평균값으로부터 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 적어도 하나의 분할 영역에 포함된 모든 화소의 색차 신호의 평균값인 제 2 평균값을 산출하는 단계(S32); 제 2 평균값을 이용하여 미리 저장된 다수의 색보정 매트릭스 중 하나를 선택하고, 제 1 평균값으로부터 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 모든 분할 영역에 대해 선택된 색보정 매트릭스를 적용한 후의 R 픽셀값의 합산값인 R 합산값, G 픽셀값의 합산값인 G 합산값 및 B 픽셀값의 합산값인 B 합산값을 산출하는 단계(S33); 및 R 합산값, B 합산값 및 G 합산값으로부터, R 픽셀의 보정을 위한 R 보정값, G 픽셀의 보정을 위한 G 보정값 및 B 픽셀의 보정을 위한 B 보정값을 산출하고, R 보정값, G 보정값 및 B 보정값을 이용하여 선택된 색보정 매트릭스를 보정하는 단계(S34);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 구체적으로, R 보정값은, G 합산값으로 R 합산값을 나눈 값이다, 아울러, G 보정값은, G 합산값으로 G 합산값을 나눈 값으로 '1'이 된다. 또한, B 보정값은, G 합산값으로 B 합산값을 나눈 값이다. 아울러, R 보정값, G 보정값 및 B 보정값은, 색보정 매트릭스의 보정 계수로서 이용되게 된다.
본 발명의 자동 화이트 밸런스를 위한 처리 방법 및 그 처리 장치에 따르면, 은 움직임이 있는 분할 영역을 제외한 일부의 분할 영역을 이용하는 것에 의해 자동 화이트 밸런스의 안정성이 확보될 수 있음을 알 수 있다.
100 : 영상 처리 장치
10 : 색차 신호 산출부 20 : 제 1 유효 그룹 추출부
30 : 색보정 매트릭스 보정부 40 : 영상 출력부
21 : 제 1 무효 그룹 추출기 22 : 제 2 무효 그룹 추출기
23 : 제 1 유효 그룹 추출기 31 : 제 1 평균값 산출기
32 : 제 2 평균값 산출기 33 : 합산기
34 : 색보정 매트릭스 보정기

Claims (18)

  1. 영상 처리 장치에 있어서,
    현재 단계의 프레임의 전체 영역 및 다수의 분할 영역 각각에 대한 평균 색차 신호를 산출하는 색차 신호 산출부;
    현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역 중 적어도 일부를 제 1 유효 그룹으로 추출하는 제 1 유효 그룹 추출부; 및
    상기 색차 신호 산출부에서 산출된 현재 단계의 프레임의 전체 영역 및 다수의 분할 영역 각각에 대한 평균 색차 신호 및 상기 제 1 유효 그룹 추출부로부터 추출된 제 1 유효 그룹을 이용하여, 보정된 색보정 매트릭스를 산출하는 색보정 매트릭스 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 유효 그룹 추출부는,
    현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역 또는 이전 단계의 프레임의 다수의 분할 영역에서의 움직임 정보를 이용하여, 상기 제 1 유효 그룹을 추출하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제 1 유효 그룹 추출부는,
    이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에서의 해당 움직임의 대상이 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역에서 계속 존재하는 것으로 판단된 경우, 해당 분할 영역을 제 1 무효 그룹으로 추출하는 제 1 무효 그룹 추출기; 및
    현재 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역의 경우, 해당 분할 영역을 제 2 무효 그룹으로 추출하는 제 2 무효 그룹 추출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제 1 무효 그룹 추출기는,
    이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에 대해, 이전 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호로부터 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호가 일정 거리 이하의 차이를 나타낸 경우; 또는,
    이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에 대해, 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역 밖으로 이동하는 움직임이 감지되지 않은 경우;
    해당 분할 영역을, 상기 제 1 무효 그룹으로 추출하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제 1 유효 그룹 추출부는,
    현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역으로부터 상기 제 1 무효 그룹 및 상기 제 2 무효 그룹을 제외한 분할 영역을, 상기 제 1 유효 그룹으로 추출하는 제 1 유효 그룹 추출기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 색보정 매트릭스 보정부는,
    상기 제 1 유효 그룹 중, 현재 단계의 프레임의 평균 색차 신호로부터 제 1 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 적어도 하나의 분할 영역에 포함된 모든 화소의 색차 신호의 평균값인 제 1 평균값을 산출하는, 제 1 평균값 산출기; 및
    상기 제 1 유효 그룹 중, 상기 제 1 평균값으로부터 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 적어도 하나의 분할 영역에 포함된 모든 화소의 색차 신호의 평균값인 제 2 평균값을 산출하는, 제 2 평균값 산출기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 색보정 매트릭스 보정부는,
    상기 제 2 평균값을 이용하여 미리 저장된 다수의 색보정 매트릭스 중 하나를 선택하고, 상기 제 1 평균값으로부터 상기 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 모든 분할 영역에 대해 선택된 색보정 매트릭스를 적용한 후의 R 픽셀값의 합산값인 R 합산값, G 픽셀값의 합산값인 G 합산값 및 B 픽셀값의 합산값인 B 합산값을 산출하는 합산기; 및
    상기 R 합산값, 상기 B 합산값 및 상기 G 합산값으로부터, R 픽셀의 보정을 위한 R 보정값, G 픽셀의 보정을 위한 G 보정값 및 B 픽셀의 보정을 위한 B 보정값을 산출하고, 상기 R 보정값, 상기 G 보정값 및 상기 B 보정값을 이용하여 선택된 색보정 매트릭스를 보정하는 색보정 매트릭스 보정기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 R 보정값은,
    상기 G 합산값으로 상기 R 합산값을 나눈 값이고,
    상기 B 보정값은,
    상기 G 합산값으로 상기 B 합산값을 나눈 값인 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리 장치는,
    상기 색보정 매트릭스 보정부에 의해 보정된 색보정 매트릭스를 현재 단계의 프레임에 적용한 영상을 출력하는 영상 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  10. 영상 처리 방법에 있어서,
    (a) 현재 단계의 프레임의 전체 영역 및 다수의 분할 영역 각각에 대한 평균 색차 신호를 산출하는 단계;
    (b) 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역 중 적어도 일부를 제 1 유효 그룹으로 추출하는 단계; 및
    (c) 상기 (a) 단계에서 산출된 현재 단계의 프레임의 전체 영역 및 다수의 분할 영역 각각에 대한 평균 색차 신호 및 상기 (b) 단계로부터 추출된 제 1 유효 그룹을 이용하여, 보정된 색보정 매트릭스를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역 또는 이전 단계의 프레임의 다수의 분할 영역에서의 움직임 정보를 이용하여, 상기 제 1 유효 그룹을 추출하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b-1) 이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에서의 해당 움직임의 대상이 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역에서 계속 존재하는 것으로 판단된 경우, 해당 분할 영역을 제 1 무효 그룹으로 추출하는 단계; 및
    (b-2) 현재 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역의 경우, 해당 분할 영역을 제 2 무효 그룹으로 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 (b-1) 단계는,
    이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에 대해, 이전 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호로부터 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역의 평균 색차 신호가 일정 거리 이하의 차이를 나타낸 경우; 또는,
    이전 단계의 프레임에서 움직임이 감지된 분할 영역에 대해, 현재 단계의 프레임의 해당 분할 영역 밖으로 이동하는 움직임이 감지되지 않은 경우;
    해당 분할 영역을, 상기 제 1 무효 그룹으로 추출하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b-3) 현재 단계의 프레임의 다수의 분할 영역으로부터 상기 제 1 무효 그룹 및 상기 제 2 무효 그룹을 제외한 분할 영역을, 상기 제 1 유효 그룹으로 추출하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c-1) 상기 제 1 유효 그룹 중, 현재 단계의 프레임의 평균 색차 신호로부터 제 1 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 적어도 하나의 분할 영역에 포함된 모든 화소의 색차 신호의 평균값인 제 1 평균값을 산출하는 단계; 및
    (c-2) 상기 제 1 유효 그룹 중, 상기 제 1 평균값으로부터 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 적어도 하나의 분할 영역에 포함된 모든 화소의 색차 신호의 평균값인 제 2 평균값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c-3) 상기 제 2 평균값을 이용하여 미리 저장된 다수의 색보정 매트릭스 중 하나를 선택하고, 상기 제 1 평균값으로부터 상기 제 2 거리 이내의 평균 색차 신호를 갖는 모든 분할 영역에 대해 선택된 색보정 매트릭스를 적용한 후의 R 픽셀값의 합산값인 R 합산값, G 픽셀값의 합산값인 G 합산값 및 B 픽셀값의 합산값인 B 합산값을 산출하는 단계; 및
    (c-4) 상기 R 합산값, 상기 B 합산값 및 상기 G 합산값으로부터, R 픽셀의 보정을 위한 R 보정값, G 픽셀의 보정을 위한 G 보정값 및 B 픽셀의 보정을 위한 B 보정값을 산출하고, 상기 R 보정값, 상기 G 보정값 및 상기 B 보정값을 이용하여 선택된 색보정 매트릭스를 보정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 R 보정값은,
    상기 G 합산값으로 상기 R 합산값을 나눈 값이고,
    상기 B 보정값은,
    상기 G 합산값으로 상기 B 합산값을 나눈 값인 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 영상 처리 방법은,
    (d) 상기 (c) 단계에 의해 보정된 색보정 매트릭스를 현재 단계의 프레임에 적용한 영상을 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 방법.
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